一种基于传感器供能系统的数据处理方法及装置与流程

1.本技术涉及输电线路监控技术领域，具体而言，涉及一种基于传感器供能系统的数据处理方法及装置。


背景技术：

2.输电线路是电能传输的重要环节，随着输电线路里程不断增加，电网运行维护线路里程快速增长与电网运行维护人员数量相对不足之间的矛盾逐渐显现。通过输电线路传感器实现输电线路运行状态的远程观测，是实现线路在线智能运维的基础。当输电线路传感器安装在导线上时，将通过高压取能、太阳能供电和电池复合构成供能系统，其供能系统的输出功率受系统状态影响。
3.目前，传感器数据采集和上传均采用直接工作的模式进行，当供能系统有电源时，主控进行工作，按照工作逻辑完成数据采集和上传。该工作方式未考虑电源系统的总输出功率、传感器的瞬时高功率、供能系统输出的波动等，存在数据采集和上传工作到一半的时候，传感器由于供能不足而停止工作的可能。


技术实现要素：

4.本技术的目的在于提供一种基于传感器供能系统的数据处理方法及装置，用以有效的改善现有技术中存在的传感器工作时稳定性低的技术缺陷。
5.第一方面，本技术实施例提供了一种基于传感器供能系统的数据处理方法，传感器供能系统包括：间隔棒、至少一个取能装置、升压取能装置、储能装置和管理装置，方法应用于输电线路的监控，方法包括：获得每个取能装置对应的第一电压数据和第一电流数据，判断每个取能装置的第一电流值是否小于电流预设值，若是，启动升压取能装置，获得第二电压数据和第二电流数据；基于所有取能装置的第一电压数据和储能装置的第三电压数据，实时获得管理装置输出的供能输出信号；或基于所述取能装置的第二电压数据和储能装置的第三电压数据，实时获得管理装置输出的供能输出信号；传感器的工作模式受供能输出信号影响，根据供能输出信号的类型判断传感器对应的工作模式，并依据判断结果传感器采用对应的工作模式运行。
6.结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，供能输出信号包括：第一供能输出信号，用于表示取能装置的输出功率低于第一功率，储能装置当前的第三电压数据为第一预设等级，其中，第一功率基于传感器的工作功率确定，第一预设等级表示当前的第三电压数据低于储能装置对应的最大电压的30％；第二供能输出信号，用于表示取能装置的输出功率低于第一功率，储能装置当前的第三电压数据为第二预设等级，其中，第二预设等级表示当前的第三电压数据位于所述储能装置对应的最大电压的30％至70％范围内；第三供能输出信号，用于表示取能装置的输出功率低于第一功率，储能装置当前的第三电压数据为第三预设等级，其中，第三预设等级表示当前的第三电压数据高于储能装置对应的最大电压的70％；第四供能输出信号，用于表示取能装置的输出功率高于第一功率。
7.结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，根据供能输出信号的类型判断传感器对应的工作模式，包括：根据供能输出信号，判断取能装置的输出功率是否高于第一功率；若否，基于储能装置当前的第三电压数据判断其对应的预设等级，并依据判断结果传感器采用对应的工作模式运行；若是，传感器实时采集并传输采集数据。
8.结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，基于储能装置当前的第三电压数据判断其对应的预设等级，并依据判断结果传感器采用对应的工作模式运行，包括：根据储能装置当前的第三电压数据，在第一供能输出信号、第二供能输出信号或第三供能输出信号这三种类型中确定供能输出信号的类型；若供能输出信号的类型为第一供能输出信号，对应的预设等级为第一预设等级，传感器处于休眠工作模式，传感器不工作；若供能输出信号的类型为第二供能输出信号，对应的预设等级为第二预设等级，传感器处于心跳工作模式，传感器周期性传输心跳信号；若供能输出信号的类型为第三供能输出信号，对应的预设等级为第三预设等级，传感器处于全功能工作模式，传感器完成所有数据的采集。
9.结合第一方面的第三种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，判断取能装置的输出功率是否高于第一功率，若是，供能输出信号的类型为第四供能输出信号，传感器处于自主工作模式，不受储能装置电压大小的影响。
10.结合第一方面，在第五种可能的实现方式中，在获得每个取能装置对应的第一电压数据和第一电流数据，判断每个取能装置的第一电流数据是否小于电流预设值之后，方法还包括：基于间隔棒与每个取能装置的连接，获得每个取能装置当前的输出功率；管理装置判断每个取能装置当前的输出功率大小是否大于预设功率阈值，用于判断每个取能装置对应的输电线是否处于正常运行状态。
11.结合第一方面的第四种可能的实现方式，在第六种可能的实现方式中，方法还包括：在传感器采集某一数据出现非周期性波动时，启动所有传感器采集第一预设时长内的数据并进行休眠工作状态；当确定取能装置的输出功率高于第一功率后，将在第一预设时长内采集到的全部数据进行传输。
12.结合第一方面的第六种可能的实现方式，在第七种可能的实现方式中，方法还包括：获得储能装置的电压值，分析获得储能装置的电压值的变化趋势；基于获得的储能装置的电压值的变化趋势，判断储能装置的电压值是否在第二预设时长内为从高到低的变化趋势；若是，判断输电线路是否发生电流故障。
13.结合第一方面，在第八种可能的实现方式中，启动升压取能装置包括：通过电路开关开启处于关闭状态的升压取能装置，提高取能装置的输出电压，用于为储能装置充电。
14.第二方面，本技术实施例提供了一种基于传感器供能系统的数据处理装置，装置包括：第一获得模块，用于获得每个取能装置对应的第一电压数据和第一电流数据；判断模块，用于判断每个取能装置的第一电流数据是否小于电流预设值，若是，启动升压取能装置；第二判断模块，用于获得第二电压数据和第二电流数据；处理模块，用于基于所有取能装置的第一电压数据和储能装置的第三电压数据，实时获得管理装置输出的供能输出信号；或基于所有取能装置的第二电压数据和储能装置的第三电压数据，实时获得管理装置输出的供能输出信号；以及还用于传感器的工作模式受供能输出信号影响，根据供能输出
信号的类型判断传感器对应的工作模式，并依据判断结果传感器采用对应的工作模式运行。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果为：一方面，通过传感器的工作模式与传感器供能系统中的取能装置和储能装置中的能量的关联分析，实现了在取能装置不同的取能模式对应着传感器不同的工作模式，最大化的利用传感器的供电系统的能量，提高传感器工作的稳定性、在线率，减少因能量问题造成的传感器功能失调，减少传感器因电能不足在工作过程中的意外掉电停机，减少能源对传感器工作的冲击，降低传感器内部模块、存储进入异常逻辑的可能。另一方面，通过基于取能装置和储能装置的供能状态识别，建立动态的数据采集和传输方式，可以支撑多个不同的工作方案，支持传感器的动态控制，优化传感器的工作逻辑。
附图说明
16.图1为本技术实施例提供的一种传感器供能的结构图；
17.图2为本技术实施例提供的一种基于传感器供能系统的数据处理方法的流程示意图；
18.图3为本技术实施例提供的一种基于传感器供能系统的数据处理装置的结构图。
19.图标：10
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基于传感器供能系统的数据处理装置，110
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第一获得模块，120
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判断模块，130
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第二获得模块，140
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处理模块，20
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传感器供能系统，210
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取能装置，220
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管理装置，230
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储能装置，240
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间隔棒，250
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升压取能装置。
具体实施方式
20.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行描述。
21.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本技术的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
22.为了实现对高压输电线路运行环境和运行状态的实时监测，采用了在输电线路上安装传感器以达到检测目的。在传输线路上可以安装多种类型的传感器采集不同类型的数据以综合判断输电线路是否处于正常状态。可选地，在本技术实施例中，各个传感器节点被设置于输电线导线的中央部位，通过独立的传感器供能系统来进行供电，每个传感器节点都包括多个传感器，这些传感器采集的参数通常包括导线温度、倾斜度、电流强度、覆冰厚度、风摆和对地距离等。
23.请参阅图1，传感器供能系统包括：间隔棒、至少一个取能装置、升压取能装置、储能装置和管理装置。取能装置可以为高压取能装置或者太阳能取能装置，储能装置可以为储能电池。
24.具体地，高压取能装置通过高压线圈取能，从输电线路中的导线上通过电磁感应获取能量。一般的，高压取能装置输出的是交流电，通过电源模块处理后成为恒定电压的直流电。高压取能装置的取能功率和取能线圈的匝数、取能磁环截面积、线圈电流相关，一般的，在匝数和截面积确定下，取能功率直接和电流相关。当电流过小时，取能输出的功率过小，管理装置将其处理后输出的电压仍不能到要求的电压值；当电流过大时，其取能输出已
经饱和，继续增大电流，输出功率也将不再增大。太阳能取能装置通过太阳能获取电能，其输出为直流电压，太阳能取能装置在传感器供能系统中可以进行选择性的配置，为非必要配置。
25.作为一种可能的实施方式，基于取能装置获得的电压值可能低于电压预设值，因此，设置升压取能装置对取能装置进行升压，从而实现储能装置处于充电状态。
26.储能装置为储能电池，电池是主要的能量储存空间，当取能功率较高或传感器不工作时，取能的多余功率将用于储能电池充电；当取能不足，而传感器仍需要工作时，可通过储能装置为传感器提供电能。
27.管理装置综合取能装置和储能装置的工作状态，并进行监测，最终由取能装置将电能传输至传感器的主控及其各个子传感模块，同时其通过供能信号输出同传感器相连，共同控制传感器的动作状态。
28.可选地，传感器供能系统还可以包括超级电容，由于传感器工作过程中存在短时峰值功耗，该功耗可能大于取能模块和电池所能供给的最大功率，超级电容的快速充放特性可为传感器提供短时最大功耗。
29.间隔棒的主要用途是限制子导线之间的相对运动及在正常运行情况下保持分裂导线的几何形状，从而满足电气性能，降低表面电位梯度，及在短路情况下，导线线束间不致产生电磁力，造成相互吸引碰撞。间隔棒可以间隔多根导线即连接多根导线，取能装置连接不同的导线以进行电压取能，因此，取能装置与间隔棒连接。
30.请参阅图2，本技术实施例提供了一种基于传感器供能系统的数据处理方法，该方法应用于输电线路的监控，该方法包括步骤s11、步骤s12和步骤s13。
31.s11：获得每个取能装置对应的第一电压数据和第一电流数据，判断每个取能装置的第一电流数据是否小于电流预设值，若是，启动升压取能装置，获得第二电压数据和第二电流数据；
32.s12：基于所有取能装置的第一电压数据和储能装置的第三电压数据，实时获得管理装置输出的供能输出信号；或基于所述取能装置的第二电压数据和储能装置的第三电压数据，实时获得管理装置输出的供能输出信号；
33.s13：传感器的工作模式受供能输出信号影响，根据供能输出信号的类型判断传感器对应的工作模式，并依据判断结果传感器采用对应的工作模式运行。
34.下面对该基于传感器供能系统的数据处理方法的执行流程做详细的说明。
35.s11：获得每个取能装置对应的第一电压数据和第一电流数据，判断每个取能装置的第一电流数据是否小于电流预设值，若是，启动升压取能装置，获得第二电压数据和第二电流数据。
36.详细地，取能装置基于输电线路中获得的能量是动态变化的，因此，需要进行实时采集。取能装置直接将电能传输至传感器的主控及其各个子传感模块，判断当前的第一电流数据对应的数值是否小于电流预设值。
37.若当前取能装置当前的第一电流值小于电流预设值，启动升压取能装置获得升压后对应的第二电压数据和第二电流数据；若否，保持当前电压值且升压取能装置处于关闭状态。将获得的第一电压数据或者第二电压数据通过通信装置实时将取能装置的当前第一电压数据或第二电压数据传输至管理装置。在本技术实施例中，通过实时获得取能装置的
第一电压数据，以判断是否处于传感器工作的电压范围内。
38.作为一种可能的实施方式，启动升压取能装置包括：通过电路开关开启处于关闭状态的升压取能装置，提高取能装置的输出电压，用于为储能装置充电，即保障超级电容或储能装置的电池可充电。
39.s12：基于所有取能装置的第一电压数据和储能装置的第三电压数据，实时获得管理装置输出的供能输出信号；或基于取能装置的第二电压数据和储能装置的第三电压数据，实时获得管理装置输出的供能输出信号。
40.详细地，基于所有取能装置的第一电压数据和储能装置的第三电压数据；或者基于取能装置的第二电压数据和储能装置的第三电压数据，获得管理装置输出的供能输出信号，取能装置输出的不同数值对应不同类型的供能输出信号，其中，第一电压数据和第二电压数据都是基于取能装置获得的。
41.在本技术实施例中，根据取能装置的输出功率与取能装置的输出电压相关，通过对获得的第一电压数据或者第二电压数据进行相关的计算，则可以获得取能装置对应的输出功率。
42.作为一种可能的实施方式，供能输出信号包括：第一供能输出信号，用于表示取能装置的输出功率低于第一功率，储能装置当前的第三电压数据为第一预设等级，其中，第一功率基于传感器的工作功率确定，第一预设等级表示当前的第三电压数据低于储能装置对应的最大电压的30％；第二供能输出信号，用于表示取能装置的输出功率低于第一功率，储能装置当前的第三电压数据为第二预设等级，其中，第二预设等级表示当前的第三电压数据位于所述储能装置对应的最大电压的30％至70％范围内；第三供能输出信号，用于表示取能装置的输出功率低于第一功率，储能装置当前的第三电压数据为第三预设等级，其中，第三预设等级表示当前的第三电压数据高于储能装置对应的最大电压的70％；第四供能输出信号，用于表示取能装置的输出功率高于第一功率。需要说明的是，第一功率根据传感器的具体个数以及具体工作功率确定，第一功率可以为多个传感器对应的最大工作功率，也可以为多个传感器额定工作功率之和。
43.s13：传感器的工作模式受供能输出信号影响，根据供能输出信号的类型判断传感器对应的工作模式，并依据判断结果传感器采用对应的工作模式运行。
44.具体地，根据供能输出信号的类型判断传感器对应的工作模式，包括：根据供能输出信号，判断取能装置的输出功率是否高于第一功率；若否，基于储能装置当前的第三电压数据判断其对应的预设等级，并依据判断结果传感器采用对应的工作模式运行；若是，传感器实时采集并传输采集数据。
45.作为一种可能的实施方式，基于储能装置当前的第二电压数据判断其对应的预设等级，并依据判断结果传感器采用对应的工作模式运行，包括：根据储能装置当前的第三电压数据，在第一供能输出信号、第二供能输出信号或第三供能输出信号这三种类型中确定供能输出信号的类型；若供能输出信号的类型为第一供能输出信号，对应的预设等级为第一预设等级，传感器处于休眠工作模式，传感器不工作；若供能输出信号的类型为第二供能输出信号，对应的预设等级为第二预设等级，传感器处于心跳工作模式，传感器周期性传输心跳信号；若供能输出信号的类型为第三供能输出信号，对应的预设等级为第三预设等级，传感器处于全功能工作模式，传感器完成所有数据的采集。
46.作为另一种可能的实施方式，判断取能装置的输出功率是否高于第一功率，若是，供能输出信号的类型为第四供能输出信号，传感器处于自主工作模式，不受储能装置电压大小的影响。
47.第一供能输出信号表示取能装置的取能不足且储能装置中的电压值低，此时，取能装置和储能装置均不能驱动传感器工作，传感器不会进行任何工作；第二供能输出信号表示取能装置的取能不足，储能装置的电压值中等，此时，传感器供能系统可以驱动传感器进行心跳信号的传输，传感器进行心跳模式的工作，传回自身的状态信息和基本的采集数据；第三供能输出信号表示取能装置的取能不足，储能装置的电压值高，此时，传感器供能系统可以驱动传感器进行全功能的工作，完成所有数据的采集；第四供能输出信号表示取能装置取能充足，此时，传感器供能系统可以驱动传感器进行任何工作，传感器进入自主的工作模式，不受储能装置的影响。
48.通过对传感器供能系统中的取能装置和储能装置中的能量的多少与传感器的工作模式关联分析，实现在不同的取能模式下对应传感器不同的工作模式，提高传感器工作的稳定性、在线率，减少因能量问题造成的传感器功能失调，减少传感器因电能不足在工作过程中的意外掉电停机，减少能源对传感器工作的冲击。
49.作为一种可能的实施方式，基于传感器供能系统的数据处理方法还包括：在传感器采集某一数据出现非周期性波动时，启动所有传感器采集第一预设时长内的数据并进行休眠工作状态；当确定取能装置的输出功率高于第一功率后，将在第一预设时长内采集到的全部数据进行传输。
50.假设，在取能装置取能不足，储能装置的电压值在高于储能装置对应的最大电压的30％时，传感器可以继续采集多种数据中的其中一种数据如振动数据或者温湿度数据，但是并不上传数据；每当被采集的这一数据出现非周期性波动时，启动所有传感器采集第一预设长度内的数据后再次进行休眠。可选地，也可以为在持续被采集数据出现非周期性波动时，仅启动部分其他类型传感器进行必要的数据采集。当取能装置取能充足时即当确定取能装置的输出功率高于第一功率，将所有的数据上传，或者上传持续被采集数据的非周期性波动时的具体数据。
51.作为一种可能的实施方式，在获得每个取能装置对应的第一电压数据和第一电流数据，判断每个取能装置的第一电流数据是否小于电流预设值之后，方法还包括：基于间隔棒与每个取能装置的连接，获得每个取能装置当前的输出功率；管理装置判断每个取能装置当前的输出功率大小是否大于预设功率阈值，用于判断每个取能装置对应的输电线是否处于正常运行状态。通过设定预设功率阈值，判断输电线的运行状态，提高对风险的预判能力。
52.作为一种可能的实施方式，基于传感器供能系统的数据处理方法还包括：获得储能装置的电压值；分析获得储能装置的电压值的变化趋势。
53.在分析获得所述储能装置的电压值的变化趋势之后，基于传感器供能系统的数据处理方法还包括：基于获得的储能装置的电压值的变化趋势，判断储能装置的电压值是否在第二预设时长内为从高到低的变化趋势；若是，判断输电线路是否发生电流故障。
54.当储能装置的电压值经历从高到低的过程时，说明取能处于持续不足的状态，那么需要判断输电线电路是否发生电流故障，此时采用电流差值识别方法对故障电流进行检
测。具体地，取前一个ad采样电流瞬时值i1和后一ad采样电流瞬时值i2，再对前后两个ad采样电流瞬时值做归一化处理得到两者之差即电流瞬时差，再根据判断电流瞬时差是否大于预设阈值，确定是否发生电流故障并进行进一步的检修。
55.请参阅图3，本技术实施例提供了一种基于传感器供能系统的数据处理装置10，装置包括：
56.第一获得模块110，用于获得每个取能装置对应的第一电压数据和第一电流数据；
57.判断模块120，用于判断每个取能装置的第一电流数据是否小于电流预设值，若是，启动升压取能装置；
58.第二获得模块130，用于获得第二电压数据和第二电流数据；
59.处理模块140，基于所有取能装置的第一电压数据和储能装置的第三电压数据，实时获得管理装置输出的供能输出信号；或基于所有取能装置的第二电压数据和储能装置的第三电压数据，实时获得管理装置输出的供能输出信号；以及还用于依据获得的第一电压数据判断传感器的工作模式，并依据判断结果传感器采用对应的工作模式运行。
60.综上所述，本技术实施例提供一种基于传感器供能系统的数据处理方法，传感器供能系统包括：间隔棒、至少一个取能装置、升压取能装置、储能装置和管理装置，方法应用于输电线路的监控，方法包括：获得每个取能装置对应的第一电压数据和第一电流数据，判断每个取能装置的第一电流值是否小于电流预设值，若是，启动升压取能装置，获得第二电压数据和第二电流数据；基于所有取能装置的第一电压数据和储能装置的第三电压数据，实时获得管理装置输出的供能输出信号；或基于所述取能装置的第二电压数据和储能装置的第三电压数据，实时获得管理装置输出的供能输出信号；传感器的工作模式受供能输出信号影响，根据供能输出信号的类型判断传感器对应的工作模式，并依据判断结果传感器采用对应的工作模式运行。
61.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以权利要求的保护范围为准。